向家坝右岸电站水轮机低水位运行性能预测分析

以向家坝右岸电站水轮发电机组模型试验数据为基础,对其在初期低水位状态下运行的水力特性进行了初步预测,并通过低水位下水轮机实际运行试验数据与模型试验预测结果的对比分析,验证了模型试验预测的准确性,可以作为向家坝右岸水轮发电机组在蓄水初期低水位下运行情况的初步参考依据。     

水力振荡器性能影响因素试验研究

水力振荡器性能与其振荡频率、压降、流量和阀盘参数相关。为此,开展了阀盘参数对水力振荡器性能影响的试验研究,得到如下结论:1当水力振荡器的动阀尺寸及螺杆型号一定时,在相同定阀阀口直径下,流量越大,压降越大;在相同流量下,定阀阀口直径越大,压降越小。2当动阀尺寸及螺杆型号一定且定阀阀口直径相同时,流量越大,振荡频率越大;在相同流量下,定阀阀口直径对振荡频率的影响很小,也即定阀阀口直径对阀闭合频率影响很小,决定阀闭合频率的主要因素为螺杆自身结构。3当动阀尺寸及螺杆型号一定时,振荡频率与流量呈线性关系。研究结果可为水力振荡器的结构优化及现场应用提供理论依据。     

伊拉克鲁迈拉油田S形定向井降摩减扭技术

鲁迈拉油田S形定向井钻井过程中摩阻扭矩大,部分井出现扭矩超出顶驱扭矩额定上限的问题,严重影响了钻井速度,导致钻井周期延长、钻井成本增加。为此,从井眼轨道优化、试验应用旋转导向系统和水力振荡器、优选钻井液润滑剂等方面开展了降摩减扭技术研究,形成了适合鲁迈拉油田S形定向井钻井需求的降摩减扭技术:采用S形井眼轨道,最优井眼曲率为（2.85°~3.00°）/30m,最大井斜角为30°;优选应用加量均为3%的液体润滑剂RH3和固体润滑剂超细膨化石墨;水平位移大于500.00 m或定向施工须进入Mishrif层的定向井应用旋转导向系统,其余定向井应用水力振荡器,以提高机械钻速,降低扭矩。该降阻减扭技术在鲁迈拉油田13口S形定向井进行了应用,扭矩降低30%以上,机械钻速提高37.7%,较好地解决了该油田S形定向井钻井摩阻扭矩大的问题。      

新型特殊结构钻杆在塔河油田超深井的应用

井底水力能量是影响超深井钻井速度的主要因素之一,通过对超深井水力能量进行分析,采用Ф177.8 mm小接头外径和Ф101.6 mm大水眼的Ф139.7 mm双台肩钻杆,能有效降低循环压耗,增加钻井排量,提高超深井的机械钻速。6 000 m井深使用Ф139.7 mm双台肩大水眼钻杆,在相同排量下循环压耗比普通Ф139.7 mm和Ф127 mm API钻杆分别降低3.47 MPa和10.91 MPa;相同压降下排量比普通Ф139.7 mm和Ф127 mm API钻杆分别提高4.5 L/s和10 L/s。子母接头钻杆配合气动卡盘使用,实现了超深井单吊卡起下钻,有效减少了钻杆本体的损伤,可节约起下钻时间。现场试验表明,新型特殊结构钻杆可有效提高超深井钻井速度。     

高水头船闸第二分流口自分流体型水力特性研究

高水头船闸输水水流能量巨大,水力指标高,对输水系统布置和型式提出了更高要求。大藤峡水利枢纽工程船闸最大设计水头40.25 m,输水系统第二分流口拟采用空腔自分流型式,在国内外尚无先例。通过采用三维数值模拟的技术手段对该分流口型式及输水系统整体分流性能进行系统研究,详细分析在各典型充、泄水时刻第二分流口部位的水动力特性,论证在工程实际应用中的可行性。研究结果表明,在合理布置各分支廊道的出水支孔尺寸后,该分流口型式在充、泄水过程中分流效果较好,但在分流口内部存在典型流速、压力分布区域,特别是在泄水工况下分流口大墩头附近存在较大范围三角低流速紊动区域,可能会对分流口结构造成不利影响。研究成果可为全面掌握该分流口型式的水力特性以及进一步改进优化提供技术参考。     

流量对事故闸门门体水力荷载影响数值模拟研究

抽水蓄能电站事故闸门动水闭门可靠性及门体水力荷载特性一直是闸门设计和运行中的核心问题,本文通过数值模拟,对响水涧抽水蓄能电站上库进水口事故闸门在不同事故流量工况下动水闭门过程的门体水力荷载进行研究,并与模型试验结果进行比较分析,相同事故工况的数值计算成果和模型试验成果吻合较好,表明采用RNG k~ε模型和VOF方法对平面闸门动水关闭的非恒定流过程进行数值模拟能够取得较好的结果。数值模拟计算结果表明流道的过流量对事故闸门门体水力荷载影响显著,初始事故流量越大,闸门动水关闭过程中闸门区满流向明流过渡时刻的闸门相对开度越大,闸门上游底缘上托力越小,事故闸门动水闭门的持住力相应越大。事故流量由151 m~3/s增大至800 m~3/s时,闭门持住力增大约20%。计算分析结果可为相关闸门的设计和运行提供参考。     

北京市郊区功能性精准湿地技术的应用研究

目前农村污水治理工艺很多,结合国内外技术,进行有针对性地应用研究。通过功能性精准湿地技术用于北方农村污水处理,分析运行数据表明:湿地基质中溶解氧DO随基质深度先高后低;人工湿地中有效基质深度为60 cm;湿地进水水力负荷不可超过0.5 m3/(m2·d);冬季时湿地用20 cm厚轻质保温层表面覆盖,采用适当的设计和间歇布水的运行方式时,人工湿地可以稳定运行,出水化学需氧量CODCr能达到设计标准,没有明显的波动;因此,功能性精准湿地技术用于北方农村污水处理具有可行性,可为新建或改造农村污水处理工艺提供参考。     

基于降雨分析的窄缝挑坎消能工水翅特性研究

通过建立窄缝挑坎消能工物理模型,模拟研究出射水流的激溅水翅问题。通过调整窄缝挑坎体型参数( 弗氏数Fr、收缩比 β、挑角 θ)以获得不同出射水流条件,进行对比试验分析水翅的成因及其引起的降雨量区域强度变化趋势,甄别影响水翅形成及其强弱变化的主要水力参数,总结其变化规律。研究表明,窄缝消能工水舌的外缘挑距和入水长度均会随着弗汝德数Fr的增加而增大,挑坎下游典型区域的雨量分布亦随之发生变化;随着窄缝收缩角的增大,急流冲击波波角逐渐变小,水翅向岸边扩散的角度变小,冲击波交汇点距离窄缝出口更近,降雨向岸边扩散的范围也逐渐变小;此外收缩比与水舌外缘挑距和入水长度变化成反比。本研究成果可进一步加深对窄缝挑坎消能工水力特性尤其是水翅形成机理的认知,为工程实践提供优化依据。     

调节堰井在南水北调中线天津干线中的应用

针对有压重力输水工程中采用调节阀存在小流量输水时管道压力增加,导致工程投资增大、用电负荷级别高、运行控制复杂、关键技术设备依赖国外维护等问题,提出了调节堰井这一新型控制性建筑物,介绍了调节堰井的组成、结构型式、特点、性能。试验表明,调节堰井水头损失系数随相对水深的增加而减小并趋于常数。调节堰井通过不同流量过堰流态的转换来实现水头的自动调节。南水北调中线天津干线输水线路长、引水流量大、流量变化幅度大,且具有一定的自然水头,工程运用实践证明,调节堰井技术可行,安全可靠,经济合理,施工简单,维护方便,运行控制简单,值得推广应用。     

页岩气水平井分段压裂优化设计方法——以川西页岩气藏某水平井为例

页岩储层需要水力压裂才能获得理想的产能,压裂时在追求较大改造体积的同时也应注重形成与储层相匹配的缝网导流能力,以提高改造体积渗透率。基于Warren Root模型,将压裂后形成的缝网考虑为高渗透带,利用等效渗流理论建立了等效高渗透带模型,在地质模型中利用体积及等效渗透率对压裂缝网进行表征,通过产能模拟并借助净现值理论对高渗透带长度、等效渗透率等参数进行优选,并以优选的高渗透带参数为目标,结合缝网模拟便可得到目标条件下的最优施工参数。针对川西页岩气藏某水平井使用该方法得到最优高渗透带长度为200～220 m,最优等效渗透率为4～5 mD。结合缝网模拟得到目标条件下的施工参数为：总液量为1 600 m³,总砂量为53 m³,平均砂比为10%,最高砂比为28%,施工排量为10 m³/min。该设计为页岩气储层改造作业提供了技术支撑。